火电厂高浓缩倍率循环水处理技术探讨.pdf

第 3 0卷 第 9期 2 0 0 8年 9月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 3 O No。 9 Se p． 2 0 08 节 能 与 环 保 火 电厂 高浓缩倍 率循环水处 理技术探讨 Re s e a r c h o f h i g h c o n c e n t r a t i o n r a t i o c i r c u l a t i n g wa t e r t r e a t me n t t e c h n o l o g y i n t h e r ma l p o we r p l a n t 苏长剑 ， 邹为和 S U C h a n g - j i a n ， Z O U We i h e 华 电国际十里泉发 电厂 ， 山东 枣庄2 7 7 1 0 3 S h i l i q u a n P o u r e r P l a n t ， H u a d i a n P o w e r I n t e r n a t i o n a l C o r p o r a t i o n L i mi t e d ， Z a o z h u a n g 2 7 7 1 0 3 ， C h i n a 摘要 随着水资源的 日趋 紧张 ， 高浓缩倍 率循 环水处理技术必将 引起人们 的密切 关注。介绍 了华电国际十 里泉发电厂循环水处理 系统中阻垢剂筛选试验、 模拟循环水系统动态试验及动态模拟试验的过程， 得出了具 体的循环水出水温度和允许控制指标。浓缩倍率提高至4～5倍以后， 节水效果十分明显。 关键词 水资源 ； 浓缩倍 率 ； 循环水 处理 ； 应用 中图分类号 T M 6 2 1 ． 8 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 0 8 0 9 0 0 7 0 0 4 Ab s t r a c t Al o n g w i t h t h e g r a d u a l s h o r l a g e o f w a t e r r e s o u r c e ，mo r e c l o s e a t t e n t i o n wi l l b e p a i d t o t h e h i g h c o n c e n t r a t i o n r a t i o c i r c u l a t i n g wa t e r t r e a t me nt t e c h no l o g y．The pr o c e s s e s o f s c a l e i n h i b i t o r s e l e c t i o n e x pe r i me n t ，s c a l e i n hi bi t o r d e n s i t y s e l e c t i o n e x p e r i me n t a n d d y n a mi c s i mu l a t i o n e x p e r i me n t i n t h e c i r c u l a t i n g w a t e r t r e a t me n t s y s t e m o f t h e S h i l i q u a n P o w e r P 1 a n t o f Hu a d i a n P o we r I n t e r n a t i o n a l Co r p o r a t i o n L i mi t e d w e r e d e s c r i b e d i n d e t a i l ，a n d t h e c o n c r e t e o u t l e t t e mp e r a t u r e o f c i r c u l a t i n g wa t e r a n d a l l o we d c o n t r o l i n d e x we r e o b t a i n e d ．T h e c o n s i d e r a b l e wa t e r s a v i n g e f f e c t c a n b e o b t a i n e d b y i n c r e a s i n g t h e c o n c e n t r a t i o n r a t i o t o 4 ～5 ti me s ． Ke y wo r dswa t e r r e s o u r c e；c o nc e n t r a t i o n r a t i o；c i r c u l a t i ng wa t e r t r e a t me n t ；a pp l i c a t i o n 0 引言 随着工农业现代化的迅速发展 ， 人类赖 以生存 的水资源越来越受重视 ， 节约用水、 提高水 的重复利 用率 已成为电力等生产企业的用水方 向和重点。在 火力发电厂， 由于循环冷却水用水量一般 占全厂用 水总量 的 8 0 ％ ～9 0 ％ 以上 ， 因此 ， 随着机组容量 的 增大及水资源的 日益短缺 ， 提高循环水运行浓缩倍 率 ， 已经越来越引起人们的关注。 华电国际十里泉发 电厂位于枣庄市南郊 ， 近年 来 随着枣庄市工农业 的不断发展 ， 地 区用水量急剧 增加 ， 又加上天气干旱 ， 地下水位持续下 降， 水源地 供水严重不足 ， 1 9 9 6年 电厂因缺水造成 1 2 5 MW 机 组停机 1 5 3 0 h ， 1 9 9 7年 1 2 5 M W 机组停机 1 8 1 8 h ， 3 0 0MW 机组停机 4 4 3 h ， 造成直接经济损失 1 ． 6 2亿 收稿 E t 期 2 0 0 80 73 1 元 。为缓解枣庄及周边地区缺水局面 ， 确保十里泉 发 电厂安全经济运行 ， 1 9 9 8年 1 1月 7日会宝 岭水 源地供水工程移交生产 ， 暂时解决 了十里泉发电厂 的用水紧张的矛盾。但是 ， 随着经济的快速发展和 对环保 的 日益重视 ， 大力节约用水 、 降低 电厂生产成 本仍是 当前 电力工业所面临的重大和紧迫的课题。 1 常规循环水处理工艺 早期 的电力系统 由于机组容量不大 ， 循环水处 理 主要采用炉烟处理 ， 即采用炉烟中的二氧化碳和 二氧化硫提高浓缩倍数 ， 采用硫酸和石灰处理防止 结垢 。随着机组容量 的扩大 ， 探索了硫 酸亚铁成膜 及胶球清洗工艺。亚临界机组 的出现 ， 使得循环水 用量急剧上升 ， 采用 了水质稳定处 理与弱酸软化处 理 ， 代替了炉烟处理。对循环水处理的认识也达到 了一个新的水平 ， 即从单一的防垢处理 ， 转变成了防 垢 、 防腐和防菌联合处理技术 ， 防垢技术也提出了协 合处理方式。 第9期 苏长剑， 等 火电厂高浓缩倍率循环水处理技术探讨 7 1． 2提高循环水浓缩倍率实际应用 为落 实降低水耗 、 节约水资 源总体要求 ， 2 0 0 2 年以来 ， 华电国际十里泉发电厂循环水处理工作以 提高循环水浓缩倍 率为 目标 ， 具体开展 了以下 3个 方面的工作 。 2 ． 1 缓蚀阻垢剂的静态筛选试验 现场备用停机检查发现， 1一 7机组凝汽器出口 水室四周 高温区有少量结垢， 循环水温度是 主要原 因， 为此选用鼓泡法测定不同温度下的阻垢效率。试 验阻垢剂选用枣庄电力化学公司的不同系列产品， 观 察几种阻垢剂对水温的敏感性。试验结果见表 1 。 从表 1数据 可以看出 ， 几种阻垢剂的阻垢率随 着温度的上升均呈下降趋势， 但 S D F一 3复合配方 比其他几种阻垢剂具有更好的敏感性。 2 ． 2 S D F- 3阻垢剂浓度的筛选试验 试验选择不 同温度范 围， 控制不同总磷质量浓 表 1 用鼓 泡法测定不同阻垢剂对水温的影响 度 ， 在水浴锅中进行蒸发浓缩 ， 试验终点以水样有结 晶析 出为标准 ， 试验数据如下 1 3 0 C范围内的筛选试验 ， 试验结果见表 2 ； 2 4 0 C范围内的筛选试验 ， 试验结果见表 3 ； 3 5 0 C范围内的筛选试验 ， 试验结果见表 4 。 从 以上数据可 以看出 ， 循 环水总磷质量浓度控 制在3 mg ／ L 较为经济 。 2 ． 3 动态模拟试验 2 。 3 ． 1试验 目的 根据静态试验结果 ， 为验证不 同浓缩倍率 、 不同 表 2 3 0 ％范围内的筛选试验 7 2 华 技 术 第 3 0卷 碱度 的水质控制对 电厂循环水 的影响效果 ， 利用动 态模拟试验装置 ， 以会宝岭水库水作 为循环水补充 水试验用水 ， 通过检测铜管瞬时污垢热 阻的变化为 主， 铜管 、 试片的表面观察为辅 的手段 ， 控制一定温 度下的浓缩倍率及普氏指数进行模拟试验。 2 ． 3 ． 2 系统组成及试验方法 动态模拟试验装置 由循环水水箱 、 循环水泵 、 试 验铜管 、 蒸汽发生器 、 挂 片_及支架 、 水塔 、 风机 、 自动 补水装置、 信号采集处理及控制装置等部分组成 ， 另 外还包括高位补水箱 、 补水箱 、 补水泵、 流量计 、 温度 传感器及变送器 、 排污系统等辅助部分。 具体的试验参数如下 试验用水 会宝岭水库水 循环水进 口温度／ C 3 9～ 4 1 循环水流量／ L h 1 8 0～ 2 0 0 试验铜管材质HS n 7 0一A 试验铜管长度／ ra m 5 0 0 试验铜管直径／ m m 0 1 0 挂片材质HS n 7 0一A 挂片表面积／ c m 2 8 试验 中， 首先将循环水浓缩倍率提高到 4 ． 5倍 左右， 期 问不进行排污 ， 在碱度大于 5 ． 5 m mo l ／ L时 加酸调节碱度 ， 控制碱度在 4 ． 5～ 5 ． 5 m mo l ／ L波动 ； 浓缩倍率达到 4 ． 5倍之后 ， 挂片测定腐蚀速率 ， 每天 进行排污 ， 控制循环水浓缩倍率波动范 围为 4～4 ． 5 倍 ， 控制碱度在 4～ 6 mm o l ／ L波动 。 在试验过程 中， 每天取样分析循环水的碱度 、 钙 硬 、 氯离子、 电导率 、 p H值等项 目， 计算浓缩倍率及 普 氏指数 、 根据实测碱度进行加酸调整 、 根据实测氯 离子进行排污控制浓缩倍 率、 根据实测 总磷进行加 药调整 。 2 ． 3 ． 3 动态试验 中分析指标 在动态试验期 间， 对 系统中循环水进行取样分 析 ， 每天监测碱度 、 钙硬 、 氯离子 、 电导率 、 p H值等指 标 3次 ， 并根据分析结果进行必要 的加酸调整及排 污处理 ， 循环水取样结果见表 5 。 2 ． 3 ． 4试验现象及结论 动态试验后 ， 由于 A， B两侧流速不一样 ， 铜试 片和试验铜管所表现特征也不一样 ， B侧 流速与十 里泉发 电厂夏季现场参数一致 ， 以 B侧试验数据为 依据 ， 具体结果如下 。 1 试验于 2 0 0 2年 5月 1 0日 1 5 0 0暂停检查 发现 A铜试片表面有污垢附着 ， A铜管出口污垢较 多， 进 口较少 ； B铜 试片基本无污垢 ， B试管 出 口污 垢较少 ， 经分析为污泥 ， 用毛刷轻易就能刷去 ， 非水 垢。通过 A， B两侧现象对 比可看出 ， 铜管 内流速大 小对水质结垢有一定影 响， 较慢容易有污泥沉着 即 而变成不易除去的污垢 ， 影响换热器效率 ， 但及时清 洗则会避 免污泥转 化成 污垢 ， 这充分说 明胶球及时 彻底清洗 的重要性 。 2 铜管清洗干净后于5月 1 0日1 6 3 0投入运 行 ， 循环水浓缩倍率提高到 4 ． 8～5 ． 0倍 ， 在浓缩倍 率 5 ． 0倍 时进行 排污 ， 分 多次排 污 ， 碱度 提高 到 6 ． 0～ 6 ． 5 mm o l ／ L， 在 6 ． 5 m mo l ／ L时加酸。 3 5月 1 3日检查 B侧铜试 片有 白色点状物 ， 用手轻触即消失 。 4 5月 1 5日检查 A， B侧铜试 片均有 白色点 状 物 ， 普 氏指数4 ． 6 5。 当天1 4 3 0 A， B系统停 运 ， 表 5 试 验期间循环水取样结果 补充水 4月 2 8 日 5月 4 日 5月 8 日 5月 1 0 日 5月 1 4日 5月 l 5 日 5月 1 7 日 5月 1 8 日 5月 2 0 日 ∞ 如 强 娩 ∞ 0 ∞ 玎 5 瑚 枷 卯 乃 刀 虬 骶 2 ∞ ∞ n n n H 4 r _ M O 0 O O 0 0 0 0 0 O 加 4 5 2 7 8 2 5 5 O O O C； 第 9期 苏长剑 ， 等 火电厂高浓缩倍率循环水处理技术探讨 。 7 3 将 A， B试片取 出处理 ， 检查 A铜管出 口污垢较多 ， B 铜管出口污垢很少 ， 用毛刷轻触即除去 。 5 5月 1 5日1 6 O 0系统重新运行。循环水浓 缩倍率提高到 5 ． 0～ 5 ． 5倍 ， 在浓缩倍率 5 ． 5倍 时进 行排污， 分多次排污 。碱度提高到 6 ． 5～ 7 ． 0 mm o l ／ L ， 在 7 ． 0 m mo l ／ L时加酸 ， 出口水温控制在 4 5 ％ 。 6 由于浓缩倍率 、 碱度控制 的高 ， 水质恶化较 快。通过计算普氏指数 4 ． 4 4 ， 可推 出水质 已趋于结 垢 ， 为防垢排污量需加大， 故于 5月 2 0日 停止设备运 行， 检查发现 A， B试管内明显有垢， 毛刷不易清除。 综上所述 ， 十里泉发 电厂夏季凝汽器循环水 出 口水温 4 0 ℃左 右 ， 允许 控制指 标应 为 浓缩倍 率 ， 4～ 5 倍 ； 碱 度 ， 4 ． 5～6 ． 0 m mo l ／ L ； C a “ 孽 尔浓 度 ， 1 1 ． 5 mlY l O } J L ； P S I ， J4 ． 6 ； 总磷 ， 3 m g ／ L 。 3 提高浓缩倍率应用效益分析 3 ． 1 节水效益理论核算 2 0 0 2年 4月 ， 1 2 5 MW 机组 循环水平均浓缩倍 率为4 ． 7 4 倍 ， 3 0 0 Mw 机组循环水平均缩 浓倍率为 4 ． 7 5 倍 ； 2 0 0 1 年同期 ， 1 2 5 Mw 机组循环水平均浓缩 倍率为 2 ． 6 9倍 ， 3 0 0 MW 机组循环水平 均缩浓倍率 为2 ． 5 9 倍。依此计算不同浓缩倍率下的补水量。 1 2 0 0 1年 4月循环水补充水流量 。 1 2 5 MW 机 组 2 ． 6 9 ／ 1 ． 6 9 0 ． 1 70 ． 7 5 1 0 ％ 1 2 0 0 0 2 4 3 ． 5 t ／ h ； 3 0 0 M W 机 组 2 ． 5 9 ／ 1 ． 5 9 0 ． 1 70 ． 7 5 1 0 ％ 1 9 0 0 0 3 9 4 ． 6 t ／ h 。 括号 内为循环水蒸 发损失率 ； 循环水 出入温差 按 1 0 ％计 ； 循环水 流量 1 2 5 Mw 机 组按 1 2 0 0 0 t ／ h 计 ， 3 0 0 Mw 机组按 1 9 0 0 0 t ／ h计。 2 2 0 0 2年 4月循环水补充水流量。 1 2 5 MW 机 组 4 ． 7 4 ／ 3 ． 7 4 0 ． 1 7 0 ． 7 5 1 0 ％ X 1 2 0 0 01 9 3 ． 9 t ／ h 3 0 0 MW 机 组 4 ． 7 5 ／ 3 ． 7 5 0 ． 1 70 ． 7 5 1 0 ％ 1 9 0 0 0 3 0 6 ． 8 t ／ h 。 则 7台机组循环水补水节省水流量 2 4 3 ． 51 9 3 ． 9 5 3 9 4 ． 63 0 6 ． 8 、x 2 4 2 3 ． 6 t ／ h ； 7台机组循环水补水年节省水量 4 2 3 ． 6 2 4 3 6 59 0 ％3 3 3 9 6 6 2 t 机组 备用按 1 0 ％考虑计 。 3 ． 2 节水效果测试 2 0 0 2年 5月下旬 ， 山东电力研究 院对十里泉电 厂进行全厂水平衡测试工作 ， 试验 目的是通过对火 力发电厂各种取 、 用 、 排 、 耗水的狈 0 定 ， 查清火力发 电 厂用水现状 ， 找 出节水潜力 ， 制订切实可行的节水技 术措施 ， 使 电厂 的用 水达到合理使 用和科学 管理 。 试 验结论如下 华电国际十里泉 电厂实测发 电水耗 为 0 ． 9 7 1 7 n l 。 ／ S G w ， 5台 1 2 5 MW 机组 的设计 发 电水耗是 1 ． 5 0 4 9 I n ／ S G w ， 2台 3 0 0 MW 机 组的设计发电水耗是 0 ． 8 l 5 4m ／ S G W ， 则平均 设计发电水耗为 1 ． 1 6 7 2 II 1 ／ S G W ， 电厂实际发 电水耗 比设计值低 。 4 结论 1 循环水处 理是一 门多学 科 的综 合应用 技 术 ， 它需要不断试验和总结 ， 循环水动态模拟试验工 作也需要根据不同参数 、 不同季节下的水质 ， 具体确 定不 同参数下的水质标准 ， 从而做到既保证机组安 全运行 ， 又最大限度节约水资源的 目的。 2 当循环水补充水源发生变化 时， 其水质控 制指标也应响应适时改变。以水库地表水作为循环 水补充水 的循 环水系统 ， 其 △ A≤0 ． 2指标不再 可 行 ， 而 P S I 普氏指数则更有实际控制意义 。 3 以地表水 作为循环水补充水 时， 由于其夹 带泥沙悬浮物及有机物含量较多 ， 循环水系统可同 时存在结垢和腐蚀现象， 主要表现为进口冲刷腐蚀、 出 口端泥垢沉积 ， 如何有效地防止此类现象 ， 确保凝 汽器安全稳定运行 ， 是下一步工作的方向。 总之 ， 随着 国民经济的快速发展 ， 面临当前水资 源 日益紧张严峻的形势 ， 如何提高循环水浓缩倍率 ， 大力节约用水 ， 同时又要防止高浓缩倍率下的系统 运行风险 ， 确保凝汽器安全经济运行 ， 已经成为化学 专业工 作者的首要任务 。在做好循环水监督工作 的 同时， 围绕电厂循环水排污水的处理 回用 、 工业废水 的综合治理 ， 尚有许多工作等待开展 ， 这也是充分利 用电厂现有水资源， 开拓节水空间的重要途径。 参考文献 [ 1 ] 山东 电力研究院． 华电国际十里泉发 电厂水平衡报告 [ t t ] ． 济南 山东电力研究院， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 李培元． 火力发电厂水处理及水质控制[ M] ．北京 中国 电力出版社 ， 2 0 0 0 ． [ 3 ] 何铁林． 水处理化学品手册 [ M] ．北京 化学工业出版 社 ， 2 0 0 0 ． [ 4 ] 齐冬子． 敞开式循环冷却水系统的化学处理[ M] ．北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 1 ． 编辑 刘 芳 作者简介 苏长剑 1 9 6 6 一 ， 男 ， 山东腾州人 ， 华 电国际十里泉 发电厂 助理 工程师 ， 从事电厂化学水处理 方面的工作 。